유니스트 백종범 교수 연구팀 / ‘25분의 1’ 가격으로 수소 생산 / “에너지·환경 문제 해결에 기여”

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유니스트(UNIST) 에너지 및 화학공학부 백종범(49·사진) 교수 연구팀이 값비싼 백금을 대신할 물 분해 촉매를 개발했다. 백금과 금속 촉매가 가지는 여러 문제점을 한꺼번에 해결해 수소를 대량생산하는 데 쓰일 것으로 기대된다.

13일 유니스트에 따르면 연구팀이 내놓은 대안은 ‘루테늄엣시투엔(Ru@C₂N)’이라는 물질이다. 원자번호 44번 원소인 루테늄(RU)에 2차원 유기구조체인 C₂N을 합성해 만들었다.

친환경 에너지인 수소를 생산하는 가장 일반적인 방법은 물을 전기분해하는 것이다. 하지만 전기분해에 쓰이는 백금은 kg당 8000만원으로 비싸다.

백금을 대체하기 위해 등장한 비귀금속 촉매들은 산성에서 부식되거나 높은 전압에서 작동해 비용과 생산성 부분에서 한계가 있었다.

루테늄엣시투엔(Ru@C₂N) 촉매의 구조. 2차원 유기구조체(시투엔 아래쪽 검은색과 하늘색)에 루테늄(주황색) 나노 입자가 안정적으로 고정돼 있는 구조다.
UNIST 제공.

루테늄엣시투엔은 이런 문제를 모두 해결했다. 이 물질은 백금의 25분의 1 정도의 가격이면서 백금과 비슷한 수준으로 수소를 만들어낸다. 물의 산도에도 영향을 받지 않아 안정적이다. 다른 값비싼 비귀금속 촉매들과 달리 낮은 전압에서도 구동된다. 실용화하는 데에는 3~5년이 걸릴 것으로 보인다.

백 교수는 “값싼 금속과 2차원 유기구조체 복합체를 통해 세계 최고 성능의 물 분해 촉매를 개발했다”며 “상업화까지 이어진다면 에너지 및 환경 문제를 해결하는 데 기여할 것”이라고 말했다.

이번 연구는 미래창조과학부에서 추진하는 리더연구자지원사업(창의연구)과 교육부·한국연구재단이 주관하는 BK21 플러스사업, 우수과학연구센터(SRC) 지원으로 수행됐다. 논문은 나노과학 분야 권위지인 ‘네이처 나노테크놀로지’에 13일(영국 현지시간) 게재됐다.

울산=이보람 기자 [e-mail]